37
Draft Report: Emission Summary and Dispersion Modelling Toronto Zoo Biogas Project for Riepma Consultants Inc. Date: October 2, 2013 Report No. 91279

R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

 

Draft Report:   Emission Summary and Dispersion Modelling Toronto Zoo Biogas Project for Riepma Consultants Inc.    Date:  October 2, 2013  

Report No. 91279

Page 2: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

ESDM Report Toronto Zoo Biogas Project for Riepma Consultants Inc., Report #91279 | Page 2 

Draft Report:   Emission Summary and Dispersion Modelling Toronto Zoo Biogas Project for Riepma Consultants Inc.   Contact Information: 

   Submitted to:  Toronto Zoo Biogas Project   c/o Clare Riepma   Riepma Consultants Inc.   13041 Highway 7, Georgetown, Ontario   L7G 4S4   Tel:  (905) 877‐6751   E‐mail:  [email protected]   Prepared by:  Peter Piersol, Senior Project Manager   Compliance & Permitting   ORTECH Consulting Inc.   804 Southdown Rd., Mississauga, Ontario   L5J 2Y4   Tel:  (905) 822‐4120, Ext. 545   Email:  [email protected]   Report No.:  91279   21 pages, 5 Attachments  

Page 3: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

ESDM Report Toronto Zoo Biogas Project for Riepma Consultants Inc., Report #91279 | Page 3 

Table of Contents    Page    EXECUTIVE SUMMARY .................................................................................................................... 5 

1.  INTRODUCTION AND FACILITY DESCRIPTION ................................................................................. 7 1.1  Purpose and Scope of ESDM Report ................................................................................... 7 1.2  Description of Processes and NAICS Codes ........................................................................ 8 

1.2.1  Digestion ................................................................................................................. 8 1.2.2  Biogas Production ................................................................................................... 9 1.2.3  Power Production .................................................................................................... 9 1.2.4  Operating Schedule ................................................................................................. 9 1.2.5  Auxiliary Services ..................................................................................................... 9 

2.  IDENTIFICATION OF SOURCES AND CONTAMINANTS .................................................................. 11 2.1  Sources and Contaminants Identification Table ............................................................... 11 

3.  ASSESSMENT OF THE SIGNIFICANCE OF CONTAMINANTS AND SOURCES ................................... 12 

4.  OPERATING CONDITIONS, EMISSION ESTIMATING AND DATA QUALITY ..................................... 13 4.1  Operating Conditions for Significant Contaminants ......................................................... 13 4.2  Methods Used to Calculate the Emission contaminant Rates ......................................... 13 4.3  Emission Rates Estimates .................................................................................................. 13 4.4  Assessment of Data Quality for Each Emission Rate ........................................................ 13 4.5  Scenarios for Dispersion Modelling .................................................................................. 14 

5.  SOURCE SUMMARY TABLE AND SITE PLAN .................................................................................. 14 5.1  Source Summary Table ..................................................................................................... 14 5.2  Site Plan and Facility Location .......................................................................................... 14 

6.  DISPERSION MODELLING .............................................................................................................. 18 6.1  Dispersion Modelling Input ............................................................................................... 18 

6.1.1  Meteorology and Land Use ................................................................................... 19 6.1.2  Receptor Grid ........................................................................................................ 19 

6.2  Land Use Zoning Designation Plan .................................................................................... 19 6.3  Dispersion Modelling Input and Output Files ................................................................... 19 

7.  EMISSION SUMMARY TABLE AND CONCLUSIONS ........................................................................ 20 7.1  Emission Summary Table .................................................................................................. 20 7.2  Assessment of Contaminants with no MOE POI Limit ...................................................... 20 7.3  Conclusions ....................................................................................................................... 20 

 

Page 4: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

ESDM Report Toronto Zoo Biogas Project for Riepma Consultants Inc., Report #91279 | Page 4 

Table of Contents    Page  Table 1  Emission Summary Table .......................................................................................................... 6 Table 2  Sources and Contaminants Identification Table ..................................................................... 11 Table 3  Toronto Zoo Biogas Source Summary Table ........................................................................... 16 Table 4  Dispersion Modelling Input Summary Table .......................................................................... 18  Figure 1  Toronto Zoo Biogas Facility Process Flow Diagram ................................................................ 10 Figure 2  Toronto Zoo Biogas Facility Location ...................................................................................... 15 Figure 3  Toronto Zoo Biogas Site Plan .................................................................................................. 17  ATTACHMENT A  Articles of Incorporation ATTACHMENT B  Emission Calculations ATTACHMENT C  Municipal Maps ATTACHMENT D  Dust Management Plan Outline ATTACHMENT E  Air Dispersion Information and Electronic Files  

Page 5: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

ESDM Report Toronto Zoo Biogas Project for Riepma Consultants Inc., Report #91279 | Page 5 

EXECUTIVE SUMMARY  This Emissions Summary and Dispersion Modelling (ESDM) report is for the Toronto Zoo Biogas Project to be  located east of Meadowvale Rd on the Toronto Zoo property,  in Toronto Ontario as part of the Renewable Energy Approval submission.  Since the biogas facility is a Schedule 5 target industry under the Air pollution – Local Air Quality Regulation (O. Reg 419/05), advanced air dispersion modelling with comparison to O.Reg 419/05 Schedule 3 air quality standards was undertaken.  This ESDM Report was prepared  in accordance with s.26 of O. Reg. 419/05, and with the guidance of the Ministry  of  the  Environment  publications  “Procedure  for  Preparing  an  Emission  Summary  and Dispersion Modelling Report, Version 3.0  (March 2009)” and “Air Dispersion Modelling Guideline  for Ontario, Version 2.0 (March 2009)”.  The contaminant emission  rates  that have been estimated  in  this  report are  for operating  scenarios related  to  standards  averaging  periods  as  per  regulatory  requirements.    Due  to  the  underlying assumptions used for these scenarios, the emission rates cannot be realistically extrapolated to other time periods and should not be used for such purposes.  The  Emission  Summary  Table  (Table  1)  shows  all  of  the  significant  air  contaminants  from  this operation;  the maximum emission  rate and maximum point‐of‐impingement  (POI)  concentration  for each contaminant; the POI limit used to evaluate each contaminant and the maximum percent of the POI limit calculated by dispersion modelling.  As shown in the Emission Summary Table, the maximum POI concentrations for all significant contaminants emitted from the Facility are less than the MOE POI limits.  

Page 6: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

 

ESDM Report Toronto Zoo Biogas Project for Riepma Consultants Inc., Report #91279 | Page 6 

Table 1:  Emission Summary Table  

Contaminant Name  CAS # 

Total Facility Max. Emission Rate 

(g/s) Air Dispersion Model Used 

Max. POI Concentration 

(μg/m3) 

Averaging Period (hours) 

POI Limit (μg/m3) 

Limiting Effect 

Regulation Schedule # or Alternate 

Maximum % of POI Limit 

NOx  10102‐44‐0  6.13E‐01 AERMOD 150 24  200 Health Schedule 3 75%NOx  10102‐44‐0  6.13E‐01 AERMOD 298 1  400 Health Schedule 3 75%Carbon Monoxide  630‐08‐0  1.70E+00 AERMOD 1088 0.5  6,000 Health Schedule 3 18%Sulphur Dioxide  7446‐09‐5  5.33E‐01 AERMOD 28 24  275 Health & 

Vegetation Schedule 3 10%

Sulphur Dioxide  7446‐09‐5  5.33E‐01 AERMOD 49 1  690 Health & Vegetation 

Schedule 3 7%

Particulate  ‐  1.36E‐01 AERMOD 9.9 24  120 Visibility Schedule 3 8%Ammonia  7664‐41‐7  1.87E‐05 AERMOD 0.04 24  100 Health Schedule 3 0.04% Note:  Meteorological outliers have been removed in accordance with the ADMGO. See section 6 for details.  

Page 7: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

ESDM Report Toronto Zoo Biogas Project for Riepma Consultants Inc., Report #91279 | Page 7 

1.  INTRODUCTION AND FACILITY DESCRIPTION  The Toronto Zoo Biogas Project  (see Attachment A  for  legal name)  retained ORTECH Environmental (ORTECH)  to  prepare  an  Air  Emission  Summary  and  Dispersion  Modelling  Report  (ESDM)  for  a proposed anaerobic digester project  to be  located east of Meadowvale Road  south of Zoo Road,  in Toronto,  Ontario.    An  ESDM  report  is  part  of  the  Toronto  Zoo  Biogas  Project  Renewable  Energy Approval submission.   Since the Toronto Zoo Biogas Project  is a Schedule 5 target  industry under the Air pollution –  Local Air Quality Regulation  (O.Reg. 419/05), advanced air dispersion modelling with comparison to O.Reg. 419/05 Schedule 3 air quality standards was undertaken.  The Toronto Zoo Biogas Project proposes to construct and operate a Class 3 anaerobic digester with the capability to generate a total of 500 kW  from the biogas produced.     The Facility  is a zoo animal manure and grocery organic waste  treatment  facility with  recovery of biogas  for energy generation.  The digester will operate on zoo animal sourced materials from the adjacent Toronto zoo, and grocery organic waste  such  as  discarded  vegetable matter  and  fats,  oils  and  grease  (see  the  process  flow diagram on Figure 1).   The  liquid digestate will be used by  local farms as a nutrient rich fertilizer and the solid fraction of the digestate will be used as a soil amendment. The NAICS code for the Facility is 5622 – Waste Treatment and Disposal.  This ESDM Report was prepared  in accordance with s.26 of O. Reg. 419/05, and with the guidance of the Ministry  of  the  Environment  publication  “Procedure  for  Preparing  an  Emission  Summary  and Dispersion Modelling Report, Version 3.0 (March 2009)” (The Procedure) and “Air Dispersion Modelling Guideline for Ontario, Version 2.0 (March 2009)” (ADMGO).  1.1  Purpose and Scope of ESDM Report  The  purpose  of  this  ESDM  report  is  to  document  that  the  proposed  biogas  facility will  operate  in compliance with the air quality requirements of O. Reg. 419/05.  Additionally, since the Toronto Zoo Biogas Project  facility  is a target sector  listed  in Schedule 5 of O. Reg. 419/05  (Waste Treatment and Disposal, NAICS Code 5622) dispersion modelling was conducted using  the  AERMOD  air  dispersion model,  and  calculated  air  quality  concentrations were  compared against the standards listed in Schedule 3 of O. Reg. 419/05.  

Page 8: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

ESDM Report Toronto Zoo Biogas Project for Riepma Consultants Inc., Report #91279 | Page 8 

1.2  Description of the Facility, Processes and NAICS Codes  As previously stated, the Facility  is a zoo animal manure and grocery organic waste treatment facility with  recovery of biogas  for energy  generation, with  a NAICS  code of 5622 – Waste  Treatment  and Disposal.  The Facility includes:  • A Main Building with offices, control room, electrical room, biogas engines and garage; • Solid zoo manure and grocery organics Receiving Tank; • Hydrolysis Tanks; • Pasturizing Tanks; • Digester; • Digestate Storage Tanks; • Biogas Flare; and • Solid Digestate separator pad.  1.2.1  Digestion  Feedstocks:  The feedstock to the digester will be zoo animal manure from the adjacent Toronto Zoo, and grocery organic waste  such as discarded vegetable matter and  fats, oils and greases.   The  solid manure  from  the  Toronto  Zoo will  arrive  by  truck  and will  be  dumped  into  the  receiving  tank  and mixed with liquid manure and the grocery organic waste. It is projected that a total of 3,000 tonnes per year of  zoo  animal manure will be  received  and processed,  and  12,000  tonnes per  year of  grocery organic waste will be received and processed.  The feedstock will be transferred to a hydrolysis tank from the receiving tank and then a buffer tank prior to the digester.  Should incoming materials require pasteurization, the material will be held at 50°C for 20 hours in the pasteurizer tank before being transferred to a buffer tank and eventually the digester.  Digestion:    Anaerobic  digestion  is  the  decomposition  of  organic  materials  in  an  oxygen  free environment.   As  the  feedstock material  is heated  to  38°C  for  a period of  30  to  70 days, biogas  is produced.   Biogas contains 55%  to 70% methane and will be used as  fuel  for an engine  to generate electricity and heat.  On completion, the digestate passes through a separator where the solids and  liquids are separated. The solids are placed on a concrete pad and will be used as a soil amendment product for local farms. The  liquid  digestate  flows  into  the  digestate  storage  vessel.    The  liquid  digestate will  be  used  as  a nutrient rich fertilizer by local farms.  

Page 9: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

ESDM Report Toronto Zoo Biogas Project for Riepma Consultants Inc., Report #91279 | Page 9 

1.2.2  Biogas Production  The digester and the liquid digestate storage vessels have headspaces in which the biogas is collected.  The biogas is transferred into a gas collection bag by a compressor.  It is projected that a maximum of 270 m3 per hour of biogas will be produced.   Before compression and  injection  into  the engine,  the biogas  is cooled, desulphurized and  the moisture reduced.   Should surplus or substandard biogas be produced a flare will burn this biogas.  1.2.3  Power Production  The conditioned biogas will be used as fuel to generate electricity with a reciprocating piston engine.  1.2.4  Operating Schedule  The  Facility will operate 24 hours per day, 7 days per week.   Between 7:00  am  and 10:00 pm,  the Facility will be open for receiving zoo animal manure and grocery organic waste.  Typically the biogas engine  could operate  for  a maximum of 19 hours per day  and  the biogas  flare  could operate  for  a maximum of 6 hours per day.  1.2.5  Auxiliary Services  Comfort heating will be provided by heat recovery of the biogas  fueled engine and not  from natural gas heating units.  There will be a 20 kW emergency generator on‐site which will be fueled by diesel fuel.  

Page 10: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

 

ESDM Report Toronto Zoo Biogas Project for Riepma Consultants Inc., Report #91279 | Page 10 

Figure 1:  Toronto Zoo Biogas Facility Process Flow Diagram  

Biogas Flare

Solid Zoo Manure

Receiving Tank

Digester

Grocery OrganicsPasturizing

Tanks

Vent Filter

LiquidDigestate StorageSeparator

Pad

Biogas Collection

Biogas Treatment

Engine

Soil Amendment

Nutrient RichFertilizer

Pow er

HydrolysisTank

HydrolysisBuffer Tank

PasturizingBuffer Tank

Grocery Organics

Digestate Storage

 

Page 11: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

ESDM Report Toronto Zoo Biogas Project for Riepma Consultants Inc., Report #91279 | Page 11 

2.  IDENTIFICATION OF SOURCES AND CONTAMINANTS  This section provides an identification of all the sources and contaminants emitted at the Facility.  2.1  Sources and Contaminants Identification Table  A Sources and Contaminants Identification Table is presented in Table 2.  Table 2:  Sources and Contaminants Identification Table  

Source ID  Source Description  General Location Contaminants Significant/Included in Modelling? 

RT  Receiving Tank  Main Site Ammonia Significant: Modelled

HT, PT, D, DT Hydrolysis Tanks, Pasteurizing Tanks, 

Digester, Digestate Tanks Main Site  Biogas 

Negligible: Tanks & Digester sealed & Biogas 

collected, Good Housekeeping Practices 

BF  Flare  Main Site 

NOX

Significant: Modelled Particulate

SO2

CO

BE   Engine   Main Building 

NOX

Significant: Modelled Particulate

SO2

CO

RD  Road Dust  Vehicle Traffic Areas  Dust  Negligible: Dust Management Plan 

EG  Emergency Generator  Main Building NOX EASR Source Source RT ‐ Receiving Tank  Solid zoo animal manure will be delivered by trucks and deposited in the receiving tank.  The receiving tank will also receive the grocery organic waste where the solid material will be chopped and mixed with the liquid vegetable waste.  The receiving tank will be sealed and equipped with a charcoal filter to control tank headspace emissions during  filling.   Any spills will be  immediately attended  following the facility good housekeeping practices.  The hydrolysis tanks and pasteurization tanks are a closed system with no vents or open vessels.  Ammonia may be released from the manure dumped into the receiving tank.  

Page 12: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

ESDM Report Toronto Zoo Biogas Project for Riepma Consultants Inc., Report #91279 | Page 12 

Sources HT, PT, D & DT ‐ Hydrolysis Tanks, Pasteuring Tanks, Digester & Digestate Tanks  The hydrolysis tanks and pasteurization tanks are closed systems with no vents or open vessels. The digester will be sealed  to prevent oxygen  from entering  the system and  for  the collection of biogas.  The digestate tanks will also be sealed for the collection of biogas.  There will be no fugitive releases of biogas from the digester or the digestate tanks  Source BF ‐ Plant Flare  The flare will burn excess biogas or poor quality biogas that cannot be used as fuel.  The enclosed flare will be  located north of  the digester and digestate  storage  tanks with a height of 10 metres above grade.  The flare will be capable of flaring the maximum biogas flow of 400 m3/h, or 150% of the biogas production capacity.  It is anticipated that the flare will not operate continuously for 24‐hours, only for a maximum of 6 hours in a 24‐hour period.  The contaminants discharged  from the  flare  include products of biogas combustion such as nitrogen oxides, carbon monoxide, particulate and sulphur dioxide.   Sulphur dioxide emissions arise  from  the burning of the hydrogen sulphide (H2S) in the biogas.  Sources BE ‐ Reciprocating Engine  One 500 kW reciprocating engine will use the treated biogas as fuel to generate electricity and heat.  The engine will be located in the main site building.  The biogas will be treated to remove moisture and hydrogen sulphide to less than 200 ppm prior to delivery to the engines.  The emissions will include the products of combustion of biogas such as nitrogen oxides, carbon monoxide, particulate and sulphur dioxide.  Lesser amounts of sulphur dioxide will be released, as the biogas treatment removes H2S.  Source RD ‐ Road Dust  Material deposited on the roads and vehicle traffic areas of the site can result  in dust releases  if not properly managed.   A Dust Management Plan will be developed and  implemented  to minimize  road dust emissions.  Source EG ‐ Emergency Generator  A 20 kW emergency diesel generator will be  installed on‐site which will emit nitrogen dioxide.   As an emergency generator of less than 800 kW, this generator will be EASR registered.  3.  ASSESSMENT OF THE SIGNIFICANCE OF CONTAMINANTS AND SOURCES  The assessment of the significance of contaminants and sources is presented in Table 2.  

Page 13: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

ESDM Report Toronto Zoo Biogas Project for Riepma Consultants Inc., Report #91279 | Page 13 

4.  OPERATING CONDITIONS, EMISSION ESTIMATING AND DATA QUALITY  This section provides a description of the operating conditions used in the calculation of the emission estimates and of the data quality of the emission rate estimates for the zoo animal manure handling, the flare and the biogas fueled engine and the associated contaminants.  4.1  Operating Conditions for Significant Contaminants  The operating conditions selected result in maximum emissions estimates for the facility sources.  As  the  emission  rates  for  all  sources  and  contaminants  are  considered  to  be maximums,  point‐of‐impingement  (POI)  concentrations  resulting  from  their  use  will  result  in  the  maximum  POI concentration that the Facility is reasonably capable of.  4.2  Methods Used to Calculate the Emission Contaminant Rates   The ammonia emission rate for the zoo animal manure dumped into the receiving tank was based on a published emission factor for solid poultry manure heaps1.  The biogas combustion emissions of the flare were based on emission factors from a feasibility study of biogas facilities in British Columbia2.  The biogas combustion carbon monoxide and emissions of  the  reciprocating engines were based on emission  factors  from a  study by  the California Energy Commission  (CEC) dated 2006 described  in a paper by Hower and Chianese3.  Sulphur dioxide emissions were based on a mass balance method for sulphur.  The nitrogen dioxide and particulate emissions were based on the stationary off‐road engine Tier 2 and 3 limits.  4.3  Emission Rates Estimates  Details of the calculations for the emission rates from the manure handling at the receiving tank, the flare and biogas fueled engine can be found in Attachment B.  4.4  Assessment of Data Quality for Each Emission Rate  The ammonia emission rates for the zoo animal manure were based on a maximum published emission factor  presented  in  a  review  of  livestock  emission  studies.    Since  this  review  stated  that  the methodologies  for development of  the  livestock emissions were not described  adequately  and  that emissions  could  vary  depending  on  the  farming  practices,  the  quality  of  the  ammonia  emissions  is considered Uncertain. 

1 T.H.Misselbrook et al, “Ammonia emission factors for UK agriculture”, Table 1, page 873, Atmospheric Environment 34(2000) 871-880 2 Electrigaz, :Feasibility Study – Biogas upgrading and grid injection in the Fraser Valley, British Columbia”, Table 13, for B.C. Innovation Council, June 2008, www.lifesciencesbc.ca/files/feasibility studies biogas.pdf 3 J. Hower & D.S. Chianese, “Digester Gas Combustion” ENVIRON International Corp.

Page 14: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

ESDM Report Toronto Zoo Biogas Project for Riepma Consultants Inc., Report #91279 | Page 14 

The biogas flare emission factors of the BC study are considered Average.  The biogas reciprocating engine emission factors of the California study and from the Tier 2 and 3 limits are  considered  Average.    The  sulphur  dioxide  emissions  based  on  the mass  balance method  are considered Average.  4.5  Scenarios for Dispersion Modelling  Since surplus gas will be flared when the engines are running, a maximum scenario of both the biogas fueled engine and the  flare operating simultaneously was selected to be conservative.   Although the engine will typically not operate 24‐hours per day and the flare will operate infrequently at a maximum of 6 hours per day, the 24‐hour modelling scenario assumed the engine and the flare would operate 24‐hours per day at  the 1‐hour maximum contaminant emission rates.   Since  the calculated 24‐hour POIs  were  in  compliance  for  this  unrealistic  maximum  scenario,  the  actual  maximum  operating scenario would be less and also in compliance.  Ammonia emissions were modelled for the receiving of zoo animal manure at the receiving tank.  5.  SOURCE SUMMARY TABLE AND SITE PLAN  5.1  Source Summary Table  The  contaminant  emissions  and  source  parameters  for  the  zoo  animal  manure  handling  at  the receiving tank, the flare and the engine are listed in the Source Summary Table (Table 3).  5.2  Site Plan and Facility Location  A figure showing the site and surrounding area  is provided  in Figure 2.   The facility will be  located on the east side of Meadowvale Road, south of the access road to the former Beare Road land fill site, and is  described  as  Lot  4,  Concession  3,  Scarborough.    The  land  is  currently  part  of  the  Toronto  Zoo composting operation.  The area of the Facility and the surrounding area  is zoned Parks and Open Space.   To the south and south‐west  there  are  residential  zoned  areas.    City  of  Toronto  municipal  maps  are  included  in Attachment C.  A site plan of the main building and process equipment is included in Figure 3.  The Toronto Zoo Biogas Project will be  the owner, operator, and  sole occupant of  the Facility.   The property  is owned by the Toronto Region Conservation Authority and  is  leased to the City of Toronto for  the purpose of operating  the Zoo.   There are no day cares,  long‐term care  facilities, health care facilities, educational facilities, or any other facilities on the biogas project site.  

Page 15: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

 

ESDM Report Toronto Zoo Biogas Project for Riepma Consultants Inc., Report #91279 | Page 15 

Figure 2:  Toronto Zoo Biogas Facility Location  

981m

Page 16: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

 

ESDM Report Toronto Zoo Biogas Project for Riepma Consultants Inc., Report #91279 | Page 16 

Table 3:  Toronto Zoo Biogas Source Summary Table  

Source Identifier

Source Description

Stack Vol. Flow Rate(m3/s)

Stack Exit Gas  Temp (ºC)

Stack Inner Diameter 

(m)

Stack Height Above Grade (m)

Stack Height Above Roof (m)

Source Coordinates

(x,y)(m)

Contaminant Name CAS #

Maximum Emission Rate(g/s)

Averaging Perio

d(hrs)

Emission Estim

ating 

Techniqu

e

Emissions  Data Quality

% of Overall  Emissions(1)

Nitrogen Dioxide 10102‐44‐0 5.56E‐01 1 & 24 EF Average 91%Carbon Monoxide 630‐08‐0 1.69E+00 0.5 EF Average 100%Particulate ‐ 2.78E‐02 24 EF Average 20%Sulphur Dioxide 7446‐09‐5 2.10E‐02 1 & 24 EF Average 4%Nitrogen Dioxide 10102‐44‐0 5.76E‐02 1 & 24 EF Average 9%Carbon Monoxide 630‐08‐0 7.02E‐03 0.5 EF Average 0.4%Particulate ‐ 1.08E‐01 24 EF Average 80%Sulphur Dioxide 7446‐09‐5 5.12E‐01 1 & 24 EF Average 96%

RT Receiving Tank (647098, 4853124)

Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 24 EF Uncertain 100%

Notes: 1. Biogas  Engine and Flare operate at the same time for the maximum assessment/modell ing sceanrio.2. Both Biogas  Engine and Flare operating continuously for 24 hours  for the maximum assessment/modelling scenario. 3.  Receiving tank Ammonia only released 1 hour of 24.

N/A(647150, 4853170)

Volume source

0.6 150 0.15 12.0 2.0(647089, 4853132)

Significant Sources

BE Biogas  Engine

BF  Biogas  Flare 2.6 977 0.41 12.1

  

Page 17: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

 

ESDM Report Toronto Zoo Biogas Project for Riepma Consultants Inc., Report #91279 | Page 17 

Figure 3:  Toronto Zoo Biogas Site Plan 

 

Page 18: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

ESDM Report Toronto Zoo Biogas Project for Riepma Consultants Inc., Report #91279 | Page 18 

6.  DISPERSION MODELLING  This section provides a description of how the dispersion modelling was conducted for the Facility  in order to obtain the maximum concentration at a Point of Impingement (POI).  Dispersion modelling was conducted in accordance with the ADMGO.  Since  the Facility  is a Schedule 5 Sector  Industry, one of  two US EPA models  (SCREEN3 or AERMOD) must be used  to model emissions  from  the Facility.   The current version of  the AERMOD dispersion model was selected.   Meteorological outliers were removed from the AERMOD results  in accordance with section 6.6 of the ADMGO.  6.1  Dispersion Modelling Input  Table 4 summarizes the inputs entered into the AERMOD dispersion model.  Table 4:  Dispersion Modelling Input Summary Table  Relevant Section of Reg. 419/05 

Section Title  How the Approved Dispersion Model was Used 

Section 8  Negligible Sources of Contaminant Table 2 – This reportSection 9  Same Structure Contamination N/A – no POIs within plant boundary. 

Section 10  Operating Conditions  Refer to section 4 for the operating conditions of significant contaminants.  

Section 11  Source of Contaminant Emission Rates 

Refer to section 4 and Attachment B for the estimate of emission rates for significant contaminants and for emission rate calculations 

Section 12 Combined Effect of Assumptions for Operating Conditions and 

Emission Rates NA – All contaminants meet MOE POI criteria 

Section 13  Meteorological Conditions  MOE meteorological data for Central region processed for forest surface conditions. 

Section 14  Area of Modelling Coverage  O. Reg. 419/05 s.14 receptor grid used, up to a distance of 10km from Facility sources. 

Section 15  Stack Height for Certain New Sources of Contaminant  Not applicable 

Section 16  Terrain Data  DEM data from MOE website were used for the entire modelling domain. 

Section 17  Averaging Periods ½‐hr, 1‐hr, 24‐hr averaging times  

Page 19: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

ESDM Report Toronto Zoo Biogas Project for Riepma Consultants Inc., Report #91279 | Page 19 

In general, the regulatory default options were used in accordance with the ADMGO.  Additionally, the modelling parameters for the flare were developed based on the burning of biogas with a heat content of  600  BTU/scf  and  flare  and  flare  flame  parameters  as  outlined  in  a  Texas  Commission  on Environmental  Quality  memorandum4.    Further  details  of  the  flare  modelling  are  presented  in Attachment E.  Source parameters are outlined in Table E‐2.  6.1.1  Meteorology and Land Use  A  review  of  the  official  plans  for  Toronto,  covering  the  3km  radius  from  the  site,  indicates  that approximately  60%  of  the  land  within  the  3km  radius  of  the  facility  is  agricultural,  parkland  and environmental conservation areas.  The MOE’s 5‐year  (1996‐2000) Toronto meteorological data set  for the Central Region processed  for forest surface conditions was used in the dispersion modelling.  6.1.2  Receptor Grid  A receptor grid with the grid spacing defined in s.14 (1) of O. Reg. 419/05 was used, up to a distance of 10 km.   No  receptors were placed within  the property boundary.   The coordinates  for  the property boundary are included in Attachment E.  6.2  Land Use Zoning Designation Plan  The Land Use Zoning Designation Plan and other relevant municipal maps are included in Attachment C.  The Facility site is and adjacent properties are presently zoned as parks and open space.  6.3  Dispersion Modelling Input and Output Files  The scenarios described  in Section 4.5 were modelled to be conservative, as the reciprocating engine and flare will not operate simultaneously.  The flare was modelled using flare pseudo stack parameters to account for the high temperature flare flame effect on the plume behavior, see Attachment E.    Electronic copies of  the AERMOD  input and output  files,  in  the backup  .zip  format produced by  the Lakes Environmental AERMOD ViewTM interface, are provided in Attachment E.    

4 D. Ruggeri, “Technical Basis for Flare Parameters”, Texas Commission on Environmental Quality, September 10, 2004

Page 20: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

ESDM Report Toronto Zoo Biogas Project for Riepma Consultants Inc., Report #91279 | Page 20 

7.  EMISSION SUMMARY TABLE AND CONCLUSIONS  7.1  Emission Summary Table  A copy of the Emission Summary Table is included as Table 1.  7.2  Assessment of Contaminants with no MOE POI Limit  All the contaminants have MOE POI limits.  7.3  Conclusions  The  results  of  the  modelling  indicate  that  maximum  the  POI  concentrations  for  the  significant contaminants ammonia, nitrogen dioxide, carbon monoxide, particulate and sulphur dioxide are below the MOE POI limits, as shown on Table 1, repeated here.  

Page 21: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

 

ESDM Report Toronto Zoo Biogas Project for Riepma Consultants Inc., Report #91279 | Page 21 

Table 1:  Toronto Zoo Biogas Project Emission Summary Table  

Contaminant Name  CAS # 

Total Facility Max. Emission Rate 

(g/s) Air Dispersion Model Used 

Max. POI Concentration 

(μg/m3) 

Averaging Period (hours) 

POI Limit (μg/m3) 

Limiting Effect 

Regulation Schedule # or Alternate 

Maximum % of POI Limit 

NOx  10102‐44‐0  6.13E‐01 AERMOD 150 24  200 Health Schedule 3 75%NOx  10102‐44‐0  6.13E‐01 AERMOD 298 1  400 Health Schedule 3 75%Carbon Monoxide  630‐08‐0  1.70E+00 AERMOD 1088 0.5  6,000 Health Schedule 3 18%Sulphur Dioxide  7446‐09‐5  5.33E‐01 AERMOD 28 24  275 Health & 

Vegetation Schedule 3 10%

Sulphur Dioxide  7446‐09‐5  5.33E‐01 AERMOD 49 1  690 Health & Vegetation 

Schedule 3 7%

Particulate  ‐  1.36E‐01 AERMOD 9.9 24  120 Visibility Schedule 3 8%Ammonia  7664‐41‐7  1.87E‐05 AERMOD 0.04 24  100 Health Schedule 3 0.04% Note:  Meteorological outliers have been removed in accordance with the ADMGO. See section 6 for details.  

Page 22: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

Toronto Zoo Biogas Project ESDM Report, Report #91279 | Attachment A 

          

ATTACHMENT A  

Articles of Incorporation (see REA Application Documents) 

 

Page 23: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

Toronto Zoo Biogas Project ESDM Report, Report #91279 | Attachment B 

          

ATTACHMENT B  

Emission Calculations (3 pages) 

 

Page 24: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

Toronto Zoo Biogas Project ESDM Report, Report #91279 | Attachment B 

B.  Emission Calculations  B.1  Zoo Animal Manure Handling  

The ammonia emission rate for the zoo animal manure handling at the receiving tank was based on a published maximum emission factor of 4.8 g of gN per m3 per day for solid poultry manure heaps5.  The receiving tank will be partially opened during receipt of the manure and will be equipped with a vent filter to control potential emissions.  Example Calculation: Zoo Animal Manure in Receiving Tank  

Ammonia Emission (1‐hour Average) =  Emission  factor x surface area of  tank / 24 hours per day / 3,600 seconds per hour x MW of 

Ammonia/MW of Nitrogen x (100% ‐ 90% control) =  4.8 g N /m2 / day x 66 m2 / 24 / 3,600 x 17 g/mol/14 g/mol x (100% ‐ 90% control) =  4.48 x 10‐4 g/s 

 Manure  receiving will  occur  for  a maximum  of  1‐hour  over  a  24‐hour  period,  as  such  the  24‐hour emission is:  

=  4.48 x 10‐4 g/s x 1 hr/day / 24 hrs/day  =  1.87 x 10‐5 g/s 

 These emissions are considered of Uncertain data quality.  B.2  Biogas Flare Emissions  The biogas combustion emissions of the flare were based on emission factors from a feasibility study of biogas  facilities  in British Columbia2.   The  flare will be enclosed and could operate a maximum of 6 hours per day.  Surplus untreated fuel quality biogas and low BTU biogas will be flared.  The emissions were  based  on  flaring  excess  biogas  with  a methane  content  of  70%,  which  with  greater  energy content will have greater emissions.   The energy content of 400 m3 of biogas at 70% methane  is 10.5 GJ.   The emission factor for sulphur dioxide  is for a H2S content  in the biogas of 200 ppm.   Livestock manure digester biogas has widely varying H2S contents, which can  range  from  less  than 10 ppm  to over 1,500 ppm.   The SO2 emission  factor was adjusted  to account  for a H2S content of 1,500 ppm. These NOX, CO, SO2 and SPM emissions are considered of Average data quality.  Example Calculations: Flaring of excess biogas  

Nitrogen Dioxide Emission  =  Emission factor x energy / 3,600 seconds per hour   =  19.7 g/GJ x 10.5 GJ/h / 3,600   =  5.76 x 10‐2 g/s 

5 T.H.Misselbrook et al, “Ammonia emission factors for UK agriculture”, Table 1, page 873, Atmospheric Environment 34(2000) 871-880

Page 25: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

Toronto Zoo Biogas Project ESDM Report, Report #91279 | Attachment B 

Table B‐1:  Biogas Flare Emissions  

Contaminant  CAS#  Emission Factor (g/GJ) 

1‐hr Emission (g/s) 

Nitrogen Dioxide  10102‐44‐0  19.7  5.76 x 10‐2 Carbon Monoxide  630‐08‐0  2.4  7.02 x 10‐3 Sulphur Dioxide  7446‐09‐5  175  5.12 x 10‐1 Particulate  ‐  36.9  1.08 x 10‐1  B.3  Biogas Reciprocating Engine  The  biogas  combustion  carbon  monoxide  emissions  of  the  reciprocating  engine  were  based  on emission  factors  from a  study by  the California Energy Commission  (CEC) dated 2006 published  in a paper by Hower  and Chianese3.   The emission  factors  assume  a heating  value of  the biogas of 600 BTU/scf.  The biogas fuel consumption was 400 m3/h, or 14,120 ft3/h.  An  average  and  the  range  of  emission  factors  based  on  facilities  in California  are  presented  in  the reference  document3  and  the maximum  values were  selected  for  carbon monoxide.    The  sulphur dioxide  emissions  for  the  reciprocating  engine  were  also  based  on  a  mass  balance  method  that assumed a biogas H2S content of 1,500 ppm that is converted to SO2 by the combustion. The nitrogen dioxide  emissions were  based  in  the  Tier  2  and  3  EPA  off‐road  stationary  engine  NOX  and  NMHC emissions  limits of 4 g/kW, assuming that the emission was all NOX.   Manufacturers of biogas fuelled reciprocating engines must meet  these  limits,  and  since most have  lean burn  low emissions engine technologies, the actual NOX emissions will be less than these emission rate estimates.  The particulate emissions were also based in the Tier 2 and 3 EPA off‐road stationary engine emissions limits.    Example Calculations:  

Nitrogen Dioxide Emission  =  Emission factor x power / 3,600 seconds per hour   =  4 g/kW x 500 kW / 3,600   =  5.56 x 10‐1 g/s  Carbon Monoxide Emission  =  Emission  factor x Fuel Consumption / 1,000,000 scf per MMscf / 

2.2 lb per kg / 3,600 seconds per hour   =  948 lb/MMscf x 14,120 scf/h / 1,000,000 / 2.2 / 3,600   =  1.69 g/s  

Page 26: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

Toronto Zoo Biogas Project ESDM Report, Report #91279 | Attachment B 

Sulphur Dioxide Emission  =  Fuel Consumption x H2S Content x conversion ppm to mg/m3 x % control / 1000 mg/g / 3,600 seconds per hour 

  =  400 m3/h x 1500 ppm H2S x 1.42 mg/m3H2S / ppmH2S x 90% / 1000 / 3,600 

  =  2.10 x 10‐2 g/s  The quality of the emissions data is considered Average.  Table B‐3:  Biogas Reciprocating Engine Emissions  

Contaminant  CAS#  Emission Factor  1‐hr Emission (g/s) 

Nitrogen Dioxide  10102‐44‐0  4 g/kW  5.56 x 10‐1 Carbon Monoxide  630‐08‐0  948 lb/MMscf  1.69 x 10‐0 Sulphur Dioxide  7446‐09‐5    2.10 x 10‐2 Particulate  ‐  0.20 g/kW  2.78 x 10‐2  

Page 27: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

Toronto Zoo Biogas Project ESDM Report, Report #91279 | Attachment C 

          

ATTACHMENT C  

Municipal Maps (4 pages) 

 

Page 28: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

ROUGE RIVERKI

RKHA

MS RD

K IR KH AMS RD

HEDGE END RD

ZOO RD

ZOO RD

MEAD

OWVA

LE RD

MEA DOWVALE

RD

R OU GE RIV ER D R

ZOO MEADOWVALE RD

S RAMP

IDA GR OV E G T BRAYMORE BLVD

SHEPPARD AVE E

RT (f5.5;a125) (x138)

RT (f7.0;a175)(x139)

RS (x176)RS

(x176)

UT

RS (x175)

RA (u432)(x365)

RM (u233) (x114)

RD (f60.0;a8000)(x612)

RT (f4.4;a95)

(x140)

CL 0.4(x47)

CL 0.8(x48)

OR

OR

OR (x10)

ON (x4)

ON

RT (f5.5;a125)(x143)

RT (f5.5;a130) (x142)

ON (x4)

RS (f17.4;a400)(x180) RD (f60.0;

a7000)(x611)

OR

RS (f17.4;a400) (x179)

RM (u27)(x115)

RT (f6.0;a70) (x137)

!

RT (f4.3; a90) (x141)

RD (f10.7;a250) (x610)

RS (x177)

59P-23

59P-12 60P-1360P-12

60P-23

60P-11

59N-23

59P-13

60P-22

59P-11

60N-11

59Q-11

60P-2159P-21 59P-22

60Q-13

59N-21

60Q-11

59N-22 60N-22

60Q-1259Q-12 59Q-13

60N-23

59N-11 60N-1359N-12 61N-1160N-12

58N-23 60N-21

60M-22

59Q-22

59N-13

60M-23

59Q-23

61N-21

60Q-21

SHEPPARD AVE E

60P-11

Ü0 40 80 120 16020

Meters

1:4,000

Zone CategoriesResidentialParks and Open SpaceCommercial ResidentialCommercial Residential EmploymentInstitutionalEmploymentUtility / TransportationNot Part of This Bylaw

Map Sheet BoundaryPropertiesRailwayHydro Line

Zoning

City Planning

August 2010Maps must be read together with Zoning Bylaw text

- East District

227 (L114)

Page 29: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

ROUGE RIVER

LITTLE ROUGE RIVER

KIRKH

AMS

RD

LIONHEAD TRL

ZOO RD

HEDGE END RD

KIRK

HAMS

RD

ZOO RD

TWYN RIVERS DR

M EADOWV AL E

RD

MEAD

OWVA

L E RD

N Z O

O RA

M P

ZOO MEADOWVALE RD S RAMP

MEADOWVA LE RD

SHEPPARD AVE E

! RD (f22.5; a1390) (x579)

RD (f60.0;a7000)(x611)

ON (x4)

ON (x4)

ON (x4)

! OR (x10)

OR

OR

CL 0.8(x48)

!

ON

RD (f60.0;a8000)(x612)

RM (u233)(x114)

RS (x176)

ON

OR (x10)

RS (x175)RS(x176)

RA (u432)(x365)

UT

59P-23

59P-12 60P-1360P-12

60P-23

60P-11

59N-23

59P-13

60P-22

60N-11

60P-2159P-22

60Q-13

59N-21

60Q-11

59N-22 60N-22

60Q-1259Q-12 59Q-13

60N-23

60N-1359N-12 61N-1160N-12

60N-21

60M-22

59N-13

60M-23

59Q-23

61N-21

60Q-21

61M-22

61N-12

SHEPPARD AVE E

60P-12

Ü0 40 80 120 16020

Meters

1:4,000

Zone CategoriesResidentialParks and Open SpaceCommercial ResidentialCommercial Residential EmploymentInstitutionalEmploymentUtility / TransportationNot Part of This Bylaw

Map Sheet BoundaryPropertiesRailwayHydro Line

Zoning

City Planning

August 2010Maps must be read together with Zoning Bylaw text

- East District

228 (R114)

Page 30: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

ROUGE RIVERROUGE RIVER

KIRKH

AMS RD

ZOO RD

REE S OR R D

ZOO RD

ZOO RD

ZOO RD

ZOO R D

OLD FINCH AVEZOO

MEADOWVALE RD S RAMP

ZOO MEADOWVALE RD

N RAMP

MEADOWVALE RD

MEAD

O WV A

L E RD

MEA DOWVALE RD

S ZOO

RAMP

ON (x4)

ON (x4)

OR (x10)

59P-23

59P-12 60P-1360P-12

60P-23

60P-11

59N-23

59P-13

60P-22

59P-11

59Q-11

60P-21

58P-13

59P-21

60Q-31

59P-22

60Q-13

59N-21

60Q-11

59N-22 60N-22

60Q-1259Q-12 59Q-13

60N-23

59Q-3359Q-32

60N-1360N-12

60N-21

59Q-21 59Q-22 59Q-23 60Q-23

61N-21

60Q-21 60Q-22

SHEPPARD AVE E

MORNI NGS IDE AVE

60P-21

Ü0 40 80 120 16020

Meters

1:4,000

Zone CategoriesResidentialParks and Open SpaceCommercial ResidentialCommercial Residential EmploymentInstitutionalEmploymentUtility / TransportationNot Part of This Bylaw

Map Sheet BoundaryPropertiesRailwayHydro Line

Zoning

City Planning

August 2010Maps must be read together with Zoning Bylaw text

- East District

230 (R115)

Page 31: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

LITTLE ROUGE RIVERZOO RD

ZOO RD

ZOO RD

ZOO RD

KIRKHAMS RD

KIRKH

AMS

RD

ZOO

RD

ZOO RD

FINCH AVE E

BEAR

E RD

ZOO MEADOWVALE RD N RAMP

MEA DO WVAL E

RD

MEAD

OWVA

LE R

D

MEAD OWVAL E

RD S Z OO

RAMP

ON (x4)

ON (x4)

ON (x4)

OR (x10)

UT

59P-23

59P-12 60P-1360P-12

60P-23

60P-11

59N-23

59P-13

60P-22

59P-11

60Q-32

60P-21

60Q-31

59P-22

60Q-1360Q-11

60N-22

60Q-1259Q-12 59Q-13

60N-23

59Q-33

60N-13 61N-11

60N-21

59Q-22 59Q-23 60Q-23

61N-21

60Q-21 60Q-22

SHEPPARD AVE E

60P-22

Ü0 40 80 120 16020

Meters

1:4,000

Zone CategoriesResidentialParks and Open SpaceCommercial ResidentialCommercial Residential EmploymentInstitutionalEmploymentUtility / TransportationNot Part of This Bylaw

Map Sheet BoundaryPropertiesRailwayHydro Line

Zoning

City Planning

August 2010Maps must be read together with Zoning Bylaw text

- East District

231 (L116)

Page 32: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

Toronto Zoo Biogas Project ESDM Report, Report #91279 | Attachment D 

          

ATTACHMENT D  

Dust Management Plan Outline (1 page) 

 

Page 33: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

Toronto Zoo Biogas Project ESDM Report, Report #91279 | Attachment D 

Dust Management Plan Anaerobic Digester Facility 

 Goal:  The goal of the dust management plan  is to maintain the Toronto Zoo Biogas Project site and 

surrounding areas as dust free, as possible.  Receiving Tank  1. Any solid waste spillage occurring in the receiving tank area must be managed on a daily basis. 2. Washing of the paved area around the receiving tank with high pressure hose must occur at  least 

once per week, or more frequently if required. 3. Mechanical sweeping/flushing of the receiving tank area is to occur once per month, or more often 

if conditions warrant.  Vehicular Traffic  1. To minimize fugitive road dust emissions, the maximum speed at the site is 20 km/hr. 2. All  incoming  solid manure  and  vegatable  organic material  trucks  are  to  proceed  directly  to  the 

receiving tank and upon unloading then proceed directly to the main gate to leave the site. 3. Main gate area is to be continuously inspected and maintained to ensure no track‐out of material 

onto Meadowvale Road.  

Page 34: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

Toronto Zoo Biogas Project ESDM Report, Report #91279 | Attachment E 

          

ATTACHMENT E  

Air Dispersion Information & Electronic Files (3 pages + CD) 

 

Page 35: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

Toronto Zoo Biogas Project ESDM Report, Report #91279 | Attachment E 

E.  Air Dispersion Modelling Information  E.1  Biogas Flare Dispersion Parameters  In order to model the flare emissions it is necessary to obtain the modelling input parameters for the flare.    Flares,  with  large  open  flames,  radiate  a  significant  portion  of  heat  of  combustion  which influences  the buoyancy of  the plume.    Input parameters, such as stack exit, or  flame,  temperature, flame  diameter  and  flame  height  can  be  derived  or  in  some  instances  default  values  are  used  to establish pseudo stack parameters.  The flare was modelled with a stack velocity of 20 m/s as per the ADMGO.   The  flare  heat  release  is  used  to  calculate  the  effective  release  height  of  the  plume  for  the  high temperature flames associated with flares.  Heat Release  For the Toronto Zoo biogas flare:  

Maximum Biogas Flare rate  = 400 m3/h / 3600 s/h   = 0.11 m3/s  Heat Content of Biogas  = 600 BTU/scf x 1055 J/BTU x 35.3 scf/m3   = 2.23 x 107 J/m3 @ 60°F  Maximum Heat Rate of Biogas  = 2.23 x 107 J/m3 x 0.11 m3/s / 1,000 J/kJ   = 2.48 x 103 kJ/s (kW)  Combustion Efficiency of Flare  = 75%  Total Heat Release, Qt  = 75% of 2.48 x 103 kW   = 1.86 MW  Sensible Heat Fraction  = 80% Radiant Heat Fraction  = 20% Sensible Heat Rate, Qs  = 80% of 1.86 MW   = 1.49MW Radiant Heat Rate, Qr  = 20% of 1.86 kW   = 0.372 MW 

 

Page 36: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

Toronto Zoo Biogas Project ESDM Report, Report #91279 | Attachment E 

Dispersion Parameters  

Flame Height  = 1.555 x Qt0.462 

  = 1.555 x 1.860.462   = 2.07 m  Flare Height  = 10 m Total Effective Height  = Flare Height + Flame Height   = 10 m + 2.07 m   = 12.1 m  Flame Diameter  = 20% of Flame Height   = 20% of 2.07 m   = 0.41 m  Heat Flux Area of Flame  = π x Flame Height x Flame Diameter   = π x 2.07 m x 0.41 m   = 2.7 m2  Thermal Radiant Heat Flux  = Qr / Heat Flux Area of Flame   = 0.372 MW / 2.7 m2 x 1,000 kW/MW   = 138 kW/m2  Emissivity  = 1 Stefan Boltzman constant  = 5.68 x 10‐11 kW/m2k4 Ambient Temperature  = 60°F   = 283°K  Flame Temperature  = (((138 kW/m2 / (1 x 5.68 x 10‐11 kW/m2k4)) + 2834)0.25   = 1,250°K   = 977°C 

 

Page 37: R91279 -- TO Zoo Biogas ESDM Sep24 akm · 2016. 1. 13. · Particulate ‐ 1.36E‐01 AERMOD 9.9 24 120 Visibility Schedule 3 8% Ammonia 7664‐41‐7 1.87E‐05 AERMOD 0.04 24 100

  

Toronto Zoo Biogas Project ESDM Report, Report #91279 | Attachment E 

Table E‐1:  Property Boundary  

No.  X  Y 1  647218  4853063 2  647174  4853049 3  647103  4853058 4  647053  4853153 5  647167  4853207 6  647175  4853203 7  647201  4853141 8  647208  4853092 

  Table E‐2:  Source Parameters  Point Sources 

Modelling ID  Source Description 

Release Height (m) 

Temp. (°C) 

Stack Inside Diameter 

(m) 

Exit Velocity (m/s) 

Exit Flowrate (m3/s) 

X (m) 

Y (m) 

BF  Flare (Effective Flare)  12.1 977 0.41 20.0 2.6  647150 4853170BE  Engine Stack  12.0 150 0.15 34.0 0.6  647089 4853132

 Volume Sources 

Modelling ID 

Source Description 

Release Height (m) 

Length of Side (m) 

Building Height (m) 

Initial Lateral Dimension 

(m) 

Initial Vertical Dimension 

(m) 

X (m) 

Y (m) 

RT  Receiving Tank  2.0  8.0 3.0 1.90 1.40  647098 4853124